Síntesis de 68Ga dopado a base de óxido de hierro nanopartículas de doble emisión de positrones/proyección de imagen de resonancia magnética (T1)
Summary
Aquí, presentamos un protocolo para obtener68Ga dopado a base de óxido de hierro nanopartículas vía rápida basada en microondas síntesis de. La metodología hace PET/MRI (T1) las nanopartículas con radiolabeling eficiencias superiores al 90% y la pureza radioquímica del 99% en una síntesis de 20 minutos.
Abstract
Aquí, describimos una síntesis de microondas para obtener óxido de hierro nanopartículas núcleo dopado con 68GA. microondas tecnología permite rápido y reproducibles procedimientos sintéticos. En este caso, a partir de FECLAS3 y citrato trisódico sal, nanopartículas de óxido de hierro recubiertas con ácido cítrico se obtienen en 10 minutos en el microondas. Estas nanopartículas presentan un tamaño pequeño núcleo de 4.2 ± 1.1 nm y una hidrodinámica de 7,5 nm ± 2.1. Por otra parte, tienen un valor alto relaxivity longitudinal (r1) 11,9 mM-1·s-1 y un valor modesto relaxivity transversal (r2) de 22,9 mM-1·s-1, que se traduce en una baja r2 /r1 proporción de 1,9. Estos valores permiten la generación positiva de contraste en resonancia magnética (MRI) en lugar de contraste negativo, comúnmente utilizado con nanopartículas de óxido de hierro. Además, si una elución 68GaCl3 desde un 68Ge /68generador de Ga es añadido a las materias primas, se obtiene un nano-radiosonda dopado con 68Ga. Se obtiene el producto con un alto rendimiento radiolabeling (> 90%), independientemente de la actividad inicial utilizada. Además, un paso de purificación solo hace el nano-radiomaterial listo para ser usado en vivo.
Introduction
La combinación de técnicas de imagen para fines médicos ha provocado la búsqueda de diferentes métodos sintetizar sondas multimodal1,2,3. Debido a la sensibilidad de los escáneres de tomografía por emisión de positrones (PET) y la resolución espacial de la RM, combinaciones de PET/MRI parecen ser una de las más atractivas posibilidades, proporcionar información anatómica y funcional en el mismo tiempo4. En MRI, T2-pueden utilizarse secuencias ponderadas, oscurecimiento de los tejidos en los que se acumulan. T1-secuencias ponderadas pueden usarse también, produciendo el brillo de la ubicación de acumulación específicos5. Entre ellos, contraste positivo suele ser la opción más adecuada, como contraste negativo, resulta mucho más difícil de distinguir la señal de áreas hipointensas endógeno, los presentados a menudo por órganos como los pulmones6incluidos. Tradicionalmente, se han empleado sondas moleculares basados en Gd para obtener contraste positivo. Sin embargo, agentes de contraste basados en Gd presentan un gran inconveniente, a saber, su toxicidad, que es fundamental en pacientes con problemas renales7,8,9. Esto tiene motivos investigación en la síntesis de materiales biocompatibles, para su uso como agentes de contraste de1 T. Un enfoque interesante es el uso de óxido de hierro nanopartículas (IONPs), con un tamaño extremadamente pequeño núcleo, que aportan contraste positivo10. Debido a este núcleo extremadamente pequeño (~ 2 nm), la mayoría de la Fe3 + iones están en la superficie, con 5 electrones desparejados. Esto aumenta el tiempo de relajación longitudinal (r1) valores y rendimientos mucho inferior transversal/longitudinal (r2/r1) proporciones en comparación con el tradicionales IONPs, produciendo el deseado positivo contraste11.
Para combinar IONPs con un emisor de positrones para mascota, hay dos cuestiones claves a tener en cuenta: elección de radioisótopo y nanopartículas radiolabeling. Con respecto a la primera cuestión, 68Ga es una opción atractiva. Tiene una vida media relativamente corta (67,8 min). Su vida media es conveniente para el péptido etiquetado ya que coincide con épocas de biodistribución de péptidos comunes. Por otra parte, 68Ga se produce en un generador, que permite la síntesis en los módulos de banco y evitando la necesidad de un ciclotrón cercano12,13,14. Para radiolabel la nanopartícula, superficie de etiquetado incorporación de radioisótopos es la estrategia predominante. Esto puede hacerse usando un ligando que quela 68Ga o tomando ventaja de la afinidad del radiometal hacia la superficie de la nanopartícula. Más ejemplos en la literatura referente a IONPs utilizan un quelante. Hay ejemplos de la utilización de ligandos heterocíclicos como 1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacético ácido (DOTA)151,4,7-triazacyclononane-1,4,7-triacetic ácido (NOTA)16,17y 1,4,7- triazacyclononane, 1-glutárico ácido ácido-4,7-acético (NODAGA)18y el uso del ácido 2,3-dicarboxypropane-1,1-oxálico (DPD), un ligando de tetradentate 19. Madru et al. 20 desarrolló un quelante libre estrategia en 2014 a la etiqueta IONPs utilizando un método libre de quelante utilizado por otro grupo posterior21.
Sin embargo, grandes inconvenientes de este enfoque incluyen un alto riesgo de reductora en vivo , bajos rendimientos radiolabeling y largos protocolos inadecuados para isótopos de breve duración22,23,24. Por esta razón, Wong et al. 25 se convirtió en el primer ejemplo de nanopartículas núcleo dopado, logrando incorporar 64Cu en la base de las IONPs en una síntesis de 5-min utilizando la tecnología de microondas.
Aquí, describimos un procedimiento rápido y eficiente para incorporar el radionúclido en el núcleo de la nanopartícula, eludir muchos de los inconvenientes presentados por los métodos tradicionales. Para ello, proponemos la utilización de una síntesis basada en microondas (MW), que reduce considerablemente los tiempos de reacción, aumenta los rendimientos y mejora la reproducibilidad, parámetros críticamente importantes en síntesis IONP. El refinado funcionamiento del MWS es debido al calentamiento dieléctrico: rápida muestra como dipolos moleculares intentan alinearse con el campo eléctrico alterno, siendo más eficiente para este tipo de síntesis de reactivos y solventes polares. Además, el uso de ácido cítrico como surfactante, junto con la tecnología de microondas, resulta en nanopartículas muy pequeñas, produciendo un doble T1-ponderada señal de26 RM/PET, denotada aquí como 68Ga núcleo dopado óxido de hierro nanopartículas (68Ga-C-IONP).
El protocolo combina el uso de la tecnología de microondas, 68GaCl3 como emisor de positrones, cloruro de hierro, citrato de sodio, hidrato de hidracina, resultando en doble T1-weighted materiales nanoparticulados de RM/PET en apenas 20 minutos. Por otra parte, rinde resultados constantes en un rango de 68actividades Ga (37 MBq, 111 MBq, 370 MBq y 1110 MBq) sin efectos significativos sobre las principales propiedades físico-químicas de las nanopartículas. La reproducibilidad del método con alta 68Ga actividades amplía el campo de posibles aplicaciones, incluyendo modelos de animales grandes o estudios en humanos. Además, hay un paso de purificación solo incluido en el método. En el proceso, cualquier exceso de libre galio, cloruro de hierro, citrato de sodio e hidrato de hidracina se eliminan por filtración en gel. Eliminación de isótopos libre total y la pureza de la muestra de no garantizar la toxicidad y mejoran la proyección de imagen de resolución. En el pasado, ya hemos demostrado la utilidad de este enfoque en27,proyección de imagen molecular específica28.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nanopartículas de óxido de hierro están un agente de contraste bien establecida para T2-weighted MRI. Sin embargo, debido a los inconvenientes de este tipo de contraste para el diagnóstico de determinadas patologías, T1-contraste ponderada o brillante es muchas veces preferible. Las nanopartículas presentadas no sólo superar estas limitaciones, ofreciendo contraste positivo en MRI pero también ofrecen una señal en una técnica de imagen funcional, como el PET, a través de 68<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio fue apoyado por una subvención del Ministerio de economía y competitividad (MEyC) (número de autorización: SAF2016-79593-P) y del Instituto de investigación en Salud Carlos III (número: DTS16/00059). El CNIC es apoyado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades) y la Fundación Pro CNIC y es un centro de excelencia Severo Ochoa (Premio del MEIC SEV-2015-0505).
Materials
| Iron (III) chloride hexahydrate | POCH | 2317294 | |
| Citric acid, trisodium salt dihydrate 99% | Acros organics | 227130010 | |
| Hydrazine hydrate | Aldrich | 225819 | |
| Hydrochloric acid 37% | Fisher Scientific | 10000180 | |
| Sodium dihydrogen phosphate monohydrate | Aldrich | S9638 | |
| Disodium phosphate dibasic | Aldrich | S7907 | |
| Sodium chloride | Aldrich | 746398 | |
| Sodium Azide | Aldrich | S2002 | |
| Sodium dihydrogen phosphate anhydrous | POCH | 799200119 | |
| 68Ga Chloride | ITG Isotope Technologies Garching GmbH, Germany | 68Ge/68Ga generator system | |
| Microwave | Anton Paar | Monowave 300 | |
| Centrifuge | Hettich | Universal 320 | |
| Size Exclusion columns | GE Healthcare | PD-10 |
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